专利名称：基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于药物输送的微泵技术，特别是关于一种药物疗法过程中需要的微量、现场药物输注的技术。
背景技术：
在临床治疗护理中，药物进入人体的途径有口服和注射两种主要方式。口服是最常见的方式，口服的药物首先进入胃肠，通过胃粘膜、肠道吸收后再进入血液，由血液或其它途径到达病灶。口服带来的问题是，由于病灶仅仅吸收少量的有效药物，而为了稳定药效，必须维持血液中一定量的药物浓度，这样势必加大用药量和增加用药频次。同时，未被组织细胞利用的药物大量通过人体的功能组织，如肝脏、肾脏等处理掉，这样造成的结果是1、对正常组织造成损害；2、增加机体耐药性；3，生物利用度低；4、血药浓度波动大，峰谷现象明显。与口服给药不同，注射给药时，药物首先通过静脉、皮下、肌肉注入人体，进入人体的药物可以通过血液直接到达病灶。而注射给药的另一种方式是直接给病灶供药(靶向给药)，药物在病灶直接起效，药物用量少，可发挥最好效果且其副作用可以降到最低，对一些特殊病灶的治疗具有很大优势。(这里的病灶主要指的是肿瘤、癌变组织、栓堵、局部感染)。
我们经常面临如下一些情况(1)为了避免增加心、肝、肾等器官的负担，刺激胃粘膜等副作用，避免药物全部进入血液系统；(2)为了最大程度地减少药物的副作用，用药剂量极少；(3)为了对症下药，实现药量可控的个性化施药；(4)为了与现有的显微技术、放射性植入等技术结合，实现创伤小或无痛苦的微量施药，等等。不难看出，上述情况涉及到一种可控微量、现场药物输注的技术。以癌症病人放疗并需连续输注化疗病人的治疗护理为例，放疗期间同时连续输注化疗(CCIC)可延长化疗药物与肿瘤细胞的作用时间，使更多处于合成期的细胞受到化疗药物的作用，且应用时无药物峰值浓度出现，能降低药物的血液毒性、有效地减少药物对人体的副作用。长期以来，护士为患者输液时使用注射器手工加药，这种传统加药方法耗时、费力、污染机会较多。为快速安全加药，有使用电子蠕动泵的报道。蠕动泵输液加药操作简便，减少了污染机会，由于临床静脉输液量大，用药量也随之增加，传统的注射器加药方法，不但增加了护理人员的劳动强度，而且增加了药液污染的机会，反复抽吸穿刺，输液瓶塞易被插坏，碎屑进入药液，小的微粒随着液体进入血液循环，致使患者出现输液反应等并发症。电子蠕动泵一次性完成加药全过程，避免了反复穿刺瓶塞造成的微粒污染。但电子蠕动泵体积较大，不易便携，其应用范围受到限制。另外，长期以来人们习惯于利用机械或者手工动力来驱动液体的输送，由于动力驱动的不稳定性，当它用于人体输液、甚至病灶的微量时，它的不稳定性是非常不安全、甚至是有害的。所以，根据直流电流的可任意微调、可控制的特点，利用直流电流来驱动液体传输，实现病灶的微量稳定给药，是自上个世纪60年代以来科学家们梦寐以求的目标；虽然利用微米通道输送液体已有国内外的报道，如CN 01110506.2和CN01134936.0公布的适用于液相色谱、毛细管电色谱和毛细管电泳等领域的电渗流驱动高压输送泵和芯片式微流量电渗泵，它采用内径为1-1000微米的毛细管、填料粒径为50纳米-1000微米，8-26KV电压驱动，其输出流体流量为0.25-0.95微升/分钟，驱动电压高、输出流量相对较大，不适宜于药物治疗的安全、微量给药。而利用低压直流电流做驱动源、以纳米通道(nanochannel)和/或纳米间隙(nanointerspace)作为驱动介质而制成的微型药物输送泵，进行动物体病灶的微量、稳定输液给药的技术和装置尚无文献报道和实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵，利用纳米通道和纳米间隙的电渗输液技术，达到药物疗法过程中需要的微量、稳定、安全方便、现场药物输注的目的。
本发明采用直流电源电能通过电渗驱动原理，即在纳米通道或纳米间隙的颗粒表面带电的情况下，固-液界面双电层的扩散层中带异号电荷的载流在外电场作用下作电渗迁移运动，直接驱动与带电的介质接触的流体，完成输液过程。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵，是由输液针，直流电源负极，密封环，直流电源正极，储药池，报警器，电池，纳米通道束或纳米间隙束组成；并且具有如下技术特征a.纳米通道束孔径或纳米间隙束间隙在5-500纳米范围内；b.驱动直流电源电压3-10伏特；c.输出流量为0.0-15微升/分钟，输出压强1-1×104帕斯卡；d.不包括输液针的药物输送器的尺寸宽度1-3厘米×厚度1-3厘米×长度1-4厘米。
其中，纳米通道束或纳米间隙束采用微拉制技术或/和纳米颗粒填充技术制作而成，特别是由插在玻璃管内的刻蚀玻璃棒按照如下方法制成首先将一根刻蚀的玻璃棒插入一个玻璃管中，并在高温下拉制出整个直径减小的细丝；然后将这些细丝层叠，再拉伸，进一步减小这些细丝的直径，至通道或者间隙在200-500纳米。最后按照纳米通道玻璃丝截面切成薄片并抛光，刻蚀这些切片使之成为有整齐行列的亚微米直径孔的规则玻璃矩阵。然后通过附加处理，如用其它电介质或半导体材料填充亚微米孔，制成纳米通道束或纳米间隙束；输液针的针形导管为内径极细金属导管，要求输液针不会引起人体大的异常感觉或不适感，可以直接插入病灶部位，必要时可以连接一段过滤器、排气管，两端分别用一次性输液器塑料管连接；电池通过直流电源负极和直流电源正极供电，提供泵的驱动动力源，电池以采用电压为3-10伏特的钮扣微电池为最佳；密封环用于密封置于其中的纳米通道束或纳米间隙束单元；储药池的体积为0.5-2毫升，可以根据需要添加所需药物(或一次性药囊)；当储药池药量低于一定药量时，报警器发出提示声。这种采用直径为5-500纳米的纳米通道，或等效直径为5-500纳米的纳米间隙技术制成微型电渗输液泵，由于使用电源电压安全、输出流量和输出压强小、尺寸小便于携带，并且还可以通过控制电压、纳米通道束或纳米间隙束的通道特性调节流体的输出压强和流量，非常适用于微量药物的现场输液，尤其浅静脉穿刺，特别是直接病灶给药，对于深静脉穿刺输液，可以在输出压强的范围内，选择使用较高压强输液。
本发明的微型药物输送泵能够长时间不间断连续工作，属于恒流输液泵。药物输出流量和输出压强小，使用安全、输液安全、便于携带，完全达到药物疗法过程中需要的微型化、连续、恒定流量、微量输液、安全方便、现场药物输注的要求，特别适用于病灶的微量药物的直接给药，并具有无噪音、无磨损、节能、体积小、重量轻等特点。
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
图1为基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵的结构示意图。
图中，1.输液针，2.直流电源负极，3.密封环，4.直流电源正极，5.储药池(囊)，6.报警器，7.电池，8.纳米通道束或纳米间隙束。
具体实施例方式
实施例1首先将一根刻蚀的玻璃棒插入一个玻璃管中，并在高温下拉制出整个直径减小的细丝；然后将这些细丝层叠，再拉伸，进一步减小这些细丝的直径至通道或者间隙在200-500纳米。再按照纳米通道玻璃丝截面切成薄片并抛光，刻蚀这些切片使之成为有整齐行列的亚微米直径孔的规则玻璃矩阵。然后通过附加处理，如用其它电介质或半导体材料填充亚微米孔，制成孔径或间隙在5-500纳米范围内的纳米通道束或纳米间隙束(8)；最后由输液针(1)，直流电源负极(2)，密封环(3)，直流电源正极(4)，储药池(5)，报警器(6)，电池(7)，纳米通道束或纳米间隙束(8)组成如图1所示的基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵，必要时在输液针(1)上连接一段过滤器、排气管，两端分别用一次性输液器塑料管连接。药物输送泵的尺寸(不包括输液针)为宽度2.3厘米×厚度1.5厘米×长度3.1厘米。其中纳米通道束或纳米间隙束(8)由8片厚度为2毫米的纳米通道束或纳米间隙束组成，并置于密封环(3)之间。在储药池(5)放置药物溶液，在直流电源负极(2)和直流电源正极(4)之间，利用电池(7)施加3-6伏特直流电压，则药物从输液针(1)中缓慢而稳定地输出，通过控制电压控制输出流量为0.01-5微升/分钟，输出压强为1-1×104帕斯卡。当储药池(5)中药液不足时，报警器(6)报警，添加药液后，可以长时间不间断地连续输液。
权利要求
1.一种基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵，其特征在于包括输液针(1)，直流电源负极(2)，密封环(3)，直流电源正极(4)，储药池(5)，报警器(6)，电池(7)，纳米通道束或纳米间隙束(8)；并且具有如下技术特征a.纳米通道束孔径或纳米间隙束间隙在5-500纳米范围内；b.驱动直流电源电压3-10伏特；c.输出流量为0.01-5微升/分钟，输出压强1-1×104帕斯卡；d.不包括输液针的药物输送器的尺寸宽度1-3厘米×厚度1-3厘米×长度1-4厘米
2.根据权利要求1所述的微型药物输送泵，其特征在于纳米通道束或纳米间隙束采用微拉制技术或/和纳米颗粒填充技术制作而成。
3.根据权利要求1或者2所述的微型药物输送泵，其特征在于纳米通道束或纳米间隙束由插在玻璃管内的刻蚀玻璃棒，一起反复微拉至通道或者间隙在200-500纳米后，用电解质或者半导体材料填充而成。
4.根据权利要求1所述的微型药物输送泵，其特征在于该泵用于微量药物的现场输液，特别是直接病灶给药。
全文摘要
一种基于纳米通道电渗技术的微型药物输送泵，包括输液针，直流电源负极，密封环，直流电源正极，储药池，报警器，电池和纳米通道束或纳米间隙束。利用电池驱动微泵输液，具有微量、稳定、安全方便、现场药物输注等优点。主要适用于微流量药物的现场输液，特别是直接病灶给药。
文档编号A61M5/00GK1654112SQ20041015546
公开日2005年8月17日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年11月22日
发明者王海龙, 陈令新, 罗会 申请人:罗会